基于虛擬樣機技術(shù)的PRMI外骨骼機器人步態(tài)仿真研究.pdf

1、外骨骼機器人作為一個以人為核心的交互式機器人平臺，成為了近年來較為熱門的研究領(lǐng)域之一。作為一種可以穿戴在人外部的機械裝置，外骨骼機器人在對穿戴者提供支撐和保護的同時，也能夠通過機械結(jié)構(gòu)完成穿戴者自身無法完成的任務。外骨骼機器人的特性決定了其應用的廣泛性，在軍事作戰(zhàn)、應急救災和醫(yī)療康復中都有廣泛的應用前景。
　　作為一個可穿戴機器人，對外骨骼機器人的擬人化設計和人體下肢的步態(tài)分析便成為了該研究領(lǐng)域中的重要問題。本論文正是針對上述兩個

2、問題，通過對人體下肢行走的步態(tài)分析，并擬人化設計外骨骼機器人的虛擬樣機模型，最后以聯(lián)合仿真的方式實現(xiàn)外骨骼機器人的步態(tài)仿真驗證。本論文的主要內(nèi)容有：
　　1.通過對人體下肢運動步態(tài)階段的劃分，以及運動學和動力學的分析，對不同階段的人體下肢運動步態(tài)階段建立了動力學模型，為關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩的計算提供了理論依據(jù)，也為聯(lián)合仿真平臺的搭建提供了數(shù)學模型。
　　2.根據(jù)擬人化的設計方式，設計了PRMI（Pattern Recognition

3、 and Machine Intelligence Lab）外骨骼機器人的CAD模型，重點論述了擬人化和可穿戴的設計方法，并完成了樣機的組裝和穿戴測試。同時建立了外骨骼機器人的虛擬樣機模型，為聯(lián)合仿真的平臺提供的接口平臺。
　　3.通過ADAMS/Simulink聯(lián)合仿真平臺，完成PRMI外骨骼機器人的行走步態(tài)運動學和動力學仿真，同時提出了一種步態(tài)曲線生成算法，該算法能夠通過髖關(guān)節(jié)的運動軌跡生成膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的運動軌跡，并完成了實